变频噪声系数
噪声系数和测量
290
(ENR F ) 1 ENR 1 F测 出 Y ，F 已 知
ENR就算出噪
2020
TH：噪声源 加电时的噪声
Y 1 E声N系R数F。
温度
F
F ENR Y 1
TN：LNA折 算到入口的噪 声温度
04
2022
Y=N2/N1
未加电 ： N1=GKT0B+Na
加电： N2=GTHNaKB+Na
到基站 电源
图5-7典型的塔顶LNA结构方框图
5.4噪声系数 测试
（1）使用噪声系数测试仪
图5-3噪声系数测试仪测试噪声系数
非变频器件
• 放大器 • 变频器件 • 本振固定中频固定 2 本振变化中频固定上/下变
频 3 本振不变中频变化上/下变
频
NFA
NFA
校准
测试
01 HP346A 03 校准 05 本振 07 测试
汇报人姓名 202X年12月20日
LNA产生的附加噪声很低
LNA
NF
噪声系数NF：
接收机
01
NIN
02
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接收机噪声系数NF，就是信号输入信噪比，经过接收机变坏的
dB数
灵敏度S=-174+10logBW+NF+C/N C/N=(Eb/N0)+10logRb-10logBWn
Nin NOUT KT f K：0波耳兹
有耗网络的噪 声系数
S S L：传输线
i 损耗
i
曼常数 1.38×102
NFL
Ni Sout
KT0f (Si ) 1
3焦耳
/ K. HLz
衡量变频器性能的主要指标
衡量变频器性能的主要指标
衡量变频器性能的主要指标有变频增益、失真与干扰、噪声系数、选择性、输入阻抗、愉出阻抗、工作稳定性等，详细性能要求如下: (1)变频增益要大，失真要小。
由于变频器输入为高频信一号频率，输出为中频频率，变频增益是衡量变频效果的重要指标。
变频增益高可以减小接收机内部噪声的影响，有利于提高接收机的灵敏度。
但是随着变频增益的增大，变频器的非线性失真也将增大，因此，不能片面地强调变频增益而忽视其它指标。
(2)失真与干扰要小，在变频器中会产生幅度失真和非线性失真，还会有各种组合干扰频率重量产生的干扰(如寄生波道干扰、交叉调制干扰、相互调制干扰等).这些组合干扰频率的存在会影响正常通信，严峻时，可能消失一大片干扰频率，产生很难听的嘶叫声，迫使通信中断。
因此，对变频器而言，不但要求选频回路的幅频特性要好，还应当尽最改进电路(如选择由场效应管或模拟乘法器构成的变频器)，以尽量少产生不需要的频率重量。
(3)噪声系数要小，噪声系数定义为输人信噪比与输出信噪比的比位.变频器的噪声系数对整机信噪比影响比较大，仅次于高频放大级。
变频器的噪声系数的大小除与本身因素有关外，还与本振注人信号的大小及工作点的选取有关。
噪声系数越小，说明电路性能越好。
1。
噪声系数和灵敏度
噪声系数和灵敏度噪声系数和灵敏度都是衡量接收机对微弱信号接收能力的两种表示方法，它们是可以相互换算的。
1.定义(1)噪声系数N f是指接收机输出端测得的噪声功率与把信号源内阻作为系统中唯一的噪声源而在输出端产生的热噪声功率之比。
(两者应在同样温度下测得)。
噪声系数常用的定义是：接收机输入端信噪比与其输出端信噪比之比。
即：N f＝(Pc入／Pn入)÷(Pc出／Pn出)噪声系数也可用dB表示：N f(dB)＝10lgN f(2)灵敏度是指：用标准测试音调制时，在接收机输出端得到规定的信纳比(S+N+D／N+D)或信噪比(S+N+D／N)且输出不小于音频功率的50%情况下，接收机输入端所需要的最小信号电平(一般情况下，信纳比取12dB，而信噪比取20dB)。
这个最小信号电平可以用电压Umin(μv或dBμv)表示，也可以用功率P(mw)或P(dBm)表示。
需要注意的是：(A)用电压Umin表示灵敏度时，通常是指电动势(即开路电压)，而不是接收机两端的电压。
在匹配时，Ur＝Umin／2见下图：∴Ur＝(dBμv)＝Umin(dBμv)-6读数指示是否是开路电压，可在测完灵敏度后，把接收机断开(即信号源开路)，看信号源读数是否改变，若不变就是开路电压(电动势)，若变大了近一倍就是端电压。
(B)用功率表示灵敏度时，却是接收机(负载Rr)所得到的功率，所以Pmin＝U2r／R r＝U2min／4R r∴Pmin(dBm)＝Ur(dBμv)-107＝Umin(dBμv)-6-107＝Umin(dBμv)-113即用dBm表示的灵敏度等于用dBμv表示的灵敏度减去113分贝。
∴Pmin(dBw)＝Umin(dBμv)-143例：已知某接收机灵敏度为0.5μv，阻抗为50Ω。
求：用功率表示灵敏度应为多少?Pmin＝(0.5×10-6)2／(4×50)＝0.125×10-14(W)Pmin(dBm)＝-149dBw＝-119dBm又∵0.5μv用分贝表示为20lg0.5＝-6dBμv∴Pmin(dBm)＝-6-113＝-119(dBm)＝-149dBw2.灵敏度与噪声系数的相互换算按定义，结合实际测量，得输入电动势表示的灵敏度为:Umin＝e＝｛ 4KTBR·N f·C／N ｝式中，R为接收机输入阻抗(50Ω)，N f为接收机噪声系数：B为噪声带宽，它近似等于接收机中频带宽(对于超高频话机B＝16KHz)；C／N为限幅器输入端门限载噪比(其典型值为12dB)；K为波尔兹曼常数(1.37×10-23J／K)；T为信号源的绝对温度(K)，对于常温接收机，T＝290°K。
第2章 噪声系数和噪声温度
通常需要描述一个电路或系统内部噪声的大小，因此需要引入相应的物理量（噪声系数或噪声指数）来描述。
一．噪声系数的定义图 2-35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i 与输出端的信号噪声功率比(S/N)o 的比值, 即 图 2-35 噪声系数的定义第四节 噪声系数和噪声温度线性电路K P N F S iN i S o N o信号功率噪声功率图中, K P 为电路的功率传输系数(或功率放大倍数)，K P =Ｓo /S i。
用N a 表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出, 考虑到K P =Ｓo /S i , 上式可以表示为：o o i i o i F N S N S N S N S N ==)()(1i p a a p p F i i N K N N K K N N N +==+o p o F i p iN K N N N K N ==噪声系数通常用dB 表示, 用dB 表示的噪声系数为o i F F NS N S Lg LgN dB N )()(1010)(==关于噪声系数，有以下几点需要说明：(1) 由于噪声功率是与带宽B相联系的，为了不使噪声系数依赖于 (1)指定的频宽，因此国际上式(2-6(2-611)定义中的噪声功率是指单位频带内的噪声功率，即是指输出、输入噪声功率谱密度。
此时的噪声系数将随指定的工作频率不同而不同，即表示点频的噪声系数。
(2) 由式(2-60)可以看出，输入、输出信号功率是成比例变化的， (2)即噪声系数与输入信号大小无关，但却与输入噪声功率Ni有关，因此，为了明确，在噪声系数的定义中，规定输入噪声功率Ni为信号源内阻Rs的热噪声最大输出功率（由前可知为kTB），并规定温度为290K。
(3) 在噪声系数的定义中，没有对网络的匹配情况提出要求，因而是普遍适用的。
实际上输出端的阻抗是否匹配并不影响噪声系数的大小。
因此噪声系数可以表示为输出端开路时两均方电压之比或输出端短路时两均方电流之比，即2222nionoF nio no F I I N UU N ==(4) 上述噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。
用N9020A测试放大器和变频器的噪声系数
用N9020A测试放大器和变频器的噪声系数一、噪声系数相关介绍1)噪声系数的定义噪声系数：网络输入信噪比与其输出信噪比的比值。
即信噪比变坏的程度。
用下式表示：F=S I N i S o N o2) Y系数法测量原理a)Y系数：连接噪声源到DUT，测量噪声源在两种状态下（on和off），DUT的输出功率，两种功率（N1和N2）之比称为Y系数。
也可表示为dB数。
Y=N2N1上图中，T c为冷态温度，T h为热态温度。
直线的斜率为被测件的增益，N a 为被测件产生的噪声。
我们一般认为噪声是平稳分布的，噪声功率与所占用带宽成正比，即N=K*T*B。
其中Y=N2N1=kGB(T e+T h)kGB(T e+T c)b)超噪比ENR定义为：ENR=T h−T cT o ENR dB=10log(T h−T cT o)根据T e=F−1∗T o从而得NF=ENR−10log(Y−1)Y系数法可以测量很宽范围的噪声系数。
二、N9020(MXA)简介i.前面板简介ii.后面板简介三、放大器噪声系数测试被测件为：Preamplifier, Agilent technologies 87405C, 0.1-18GHz测试仪器：MXA, Noise Figure Personality N9069A, 346B测试步骤如下：[*]表示硬按件，{*}表示软按件。
1 打开噪声系数选件，具体步骤如下：[Mode] > {Noise Figure}2 打开参数设置界面，设置相关测试参数如下图所示。
[Mode Setup] > {DUT Setup}其中设置被测件DUT为放大器，频率模式（Freq Mode）为扫频，设置RF 频率开始为1GHz，截止频率为9GHz。
3输入与噪声源相对应的频率和超噪比参数，步骤如下：[Meas Setup] > {ENR} > {Use Meas Table Data for Cal}将其打开。
混频器的噪声系数测试
混频器的噪声系数测试安捷伦科技应用工程师安捷伦科技高级应用工程师余弦顾宏亮问题来源在采用噪声系数表或者频谱仪的噪声系数选件进行下变频器噪声系数测试时，被测件设置（DUT setup）中的一个参数sideband常常使人感到迷惑，究竟LSB，USB和DSB各自是什么含义，测试结果之间存在什么关系呢？本文将通过原理和实例来详细阐述这一点。
背景介绍通信系统中的噪声会影响到微弱信号的传输。
系统参数中的灵敏度，误码率和噪声系数反映了该系统处理微弱信号的能力。
与其它两者相比，噪声系数的优点在于它不仅可以表征一个完整的系统，还能够表征单个的射频元件，包括LNA，混频器等等。
设计者可以通过规划单个元件的增益和噪声系数来控制整个系统的噪声系数。
因此，元器件的噪声系数测试是系统设计中经常碰到的一项测试。
通常情况下，我们采用噪声系数表或者频谱分析仪的噪声系数选件进行测试。
这两者的原理和操作界面几乎一致。
在本文中，以MXA的噪声系数选件为例。
在元器件的噪声系数测试中，下变频器是一项难点，设输入信号为Fin，本振信号为FLO，则输出信号会存在四个分量：Fin-FLO，FLO-Fin，Fin（输入信号泄漏），FLO（本振泄漏），因此，两个频段的输入信号和LO混频都可以得到同一个输出Fout，这就是通常所说的镜像。
在实际系统中，混频器前端有滤波器和低噪放等元件限制镜像频率，而在单个元件的测试中，却不一定有相关的设备。
噪声源是一个宽带的激励信号，若不加滤波器就直接连到混频器输入端，必然会有镜像频率的响应叠加到输出信号中，使测试结果存在偏差。
因此，我们需要了解仪表测试的原理及设置参数的含义，从而分析测试结果，修正镜像频率带来的偏差，得出正确的噪声系数。
测试原理噪声系数测试中DUT setup界面如下：首先选择DUT为下变频器（Downconv），频率关系中，IF代表输出，RF代表输入。
然后选择对应的边带sideband，LSB和USB分别表示低边带和高边带，统称SSB（单边带），DSB表示双边带。
噪声系数系列：噪声来源、定义及影响
噪声系数系列：噪声来源、定义及影响RF测试笔记是业界一线工程师通过理论和实践相结合的方式介绍射频微波测试技术的专栏，主要涵盖噪声系数、数字调制、矢网、频谱分析、脉冲信号等内容。
如有想看到的内容或技术问题，可以在文尾写下留言。
曾经听业内人士讲，在RF/µW领域有两个难以理解的“噪声”，一个是噪声系数，另一个是相位噪声，可能大部分人都有同感吧。
的确，作为一个无处不在的随机参数，噪声确实给不少工程师带来一些困惑。
作者从事测试工作多年，对于这些噪声略知一二，整理下来分享给大家，希望对大家有所帮助。
本文是噪声系数系列文章第一篇，主要介绍噪声系数的定义及其对系统带来的影响。
之后会陆陆续续给大家介绍噪声系数的三种测试方法，包括增益法、Y因子法，以及基于矢量网络分析仪的噪声系数测试方法。
1、噪声是如何产生的？包括哪些来源？根据噪声产生的机理，大致可以分为五大类：热噪声(Thermal Noise)，散粒噪声(Shot Noise)，闪烁噪声(Flicker Noise)，等离子体噪声(Plasma Noise)，量子噪声(Quantum Noise)。
热噪声是最基本的一种噪声，就像冬日里北方的霾一样，可以说是无处不在的。
热噪声又称为Johanson或Nyquist噪声，是由电子的热运动产生的。
在绝对零度(0 K)以上，就会存在自由电子的热运动。
因此，几乎所有的器件/设备，都会产生热噪声。
热噪声的功率谱密度不随频率变化，称为白噪声，又因服从Gauss概率密度分布，所以又称为高斯白噪声。
散粒噪声是由电子管或半导体固态设备中载流子的随机波动产生的，比如PN结二极管，当级间存在电压差时，就会发生电子和空穴的移动，此过程中就会产生散粒噪声。
其功率谱密度也不随频率变化，也是一种白噪声。
散粒噪声是半导体器件所特有的，无源器件(比如衰减器)是不产生散粒噪声的。
闪烁噪声产生于真空管(阴极氧化涂层)或半导体(半导体晶体表面缺陷)固态设备。
噪声系数测量的三种方法
噪声系数测量的三种方法噪声系数是指在电子设备或电路中测量的信号质量衰减与理想条件下信号质量衰减之间的比值。
噪声系数越低，表示设备或电路产生的噪声越少，信号质量损失越小。
噪声系数的测量对于评估设备性能和优化电路设计至关重要。
下面介绍三种常用的测量噪声系数的方法。
1. 热噪声法（Hot Noise）热噪声法是一种直接测量噪声系数的方法，常用于微波器件和射频（RF）电路的噪声性能测量。
该方法的基本原理是通过在待测器件或电路输入端引入一个加热元件，使其在高温状态下工作，将加热元件所产生的热噪声和待测器件的输出噪声进行对比测量。
具体步骤如下：-在待测器件或电路的输入端插入一个短截线，将其与噪声发生器连接。
-在待测器件的输出端接上一个噪声功率测量装置。
-通过调节噪声发生器的输出功率，使得待测器件的输出功率与加热元件产生的热噪声功率相等。
-测量并记录加热元件的功率和待测器件的输出功率。
通过以上步骤可以得到待测器件的热噪声功率和输出功率，从而计算出噪声系数。
2. 对比法（Noise Figure Meter）对比法是一种间接测量噪声系数的方法，适用于比较不同器件或电路的噪声性能。
该方法通过测量两个不同器件或电路的输出噪声功率和输入信号功率的比值，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件和参考器件分别与噪声源相连。
-将两个器件的输出端与噪声功率测量装置相连。
-分别测量并记录待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率。
通过以上步骤可以得到待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率，从而计算出噪声系数。
3. 增益-噪声法（Gain-Noise Method）增益-噪声法是一种常用的测量噪声系数的方法，适用于放大器和无源器件的噪声性能测量。
该方法通过测量待测器件的增益和噪声指标，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件的输入端与信号源相连，输出端与噪声功率测量装置相连。
-测量并记录待测器件的输出噪声功率和输入信号功率。
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变频噪声系数
变频噪声系数是指在变频器工作过程中产生的噪声与输入功率之比。
它是衡量变频器噪声性能的重要指标之一。
在实际应用中，我们常常希望变频器的噪声尽可能小，以减少对周围环境和人的影响。
变频噪声系数的大小与变频器的设计和工作条件有关。
一般来说，变频器的结构越复杂，噪声系数越大。
而工作条件的变化也会对噪声系数产生影响，例如输入功率的大小、频率的变化等。
因此，在设计和选择变频器时，我们需要综合考虑这些因素，以满足实际需求。
为了降低变频器的噪声系数，我们可以采取以下措施：
1.优化变频器的结构设计。
合理布局各个元件，减少电磁干扰和机械振动，以降低噪声的产生。
2.选择高性能的元件和材料。
例如，选用低噪声的功率放大器、滤波器和开关元件，以及具有良好隔音效果的外壳材料。
3.控制输入功率的大小和频率范围。
通过合理设计变频器的输入电路，限制输入功率的大小和频率范围，以减少噪声的产生。
4.采取有效的隔音和阻尼措施。
例如，在变频器的外壳内部加入隔音材料，以减少噪声的传播和反射；在机械振动的关键部位安装阻尼材料，以减少振动噪声。
5.进行噪声测试和分析。
通过实验和测试，了解变频器的噪声特性和产生机制，以便采取相应的改进措施。
变频噪声系数的优化是一个复杂而重要的工程问题。
在实际应用中，我们需要根据具体情况进行综合考虑和权衡，以满足设计要求和实际需求。
通过合理的设计和控制，我们可以降低变频器的噪声系数，提高其性能和可靠性，从而更好地满足用户的需求。